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著者 | 高志墨

編集者 | ハードai

nvidiaの「衰退の根源」を一言で言えば、高性能なほど製造が難しい最先端チップだろう。

水曜日、nvidiaは好調な四半期売上高と利益を報告する一方で、新しいチップの製造上の困難が利益率の低下につながったこと、最新四半期に9億800万ドルの引当金を確保したことも指摘した。この影響を受け、同社の株価は木曜日に6.4％下落した。

同社は声明の中で、blackwell アーキテクチャの gpu には歩留まりの問題があり、歩留まりを向上させるために b200 プロセッサ設計の一部を再設計する必要があることを認めました。そのため、次世代 blackwell アーキテクチャ gpu の量産は 2024 年の第 4 四半期に延期されます。

「生産歩留まりを向上させるために、blackwell gpu の設計を調整しました。blackwell の生産計画は、第 4 四半期に開始され、2026 会計年度まで続く予定です。」

blackwell 製品は第 4 四半期に数十億ドルの収益を生み出すと予想しています。 」

nvidiaは問題の具体的な原因については詳しく述べていない。しかしアナリストや業界幹部らは、エンジニアリング上の課題は主にブラックウェルチップの設計によってもたらされる複雑な製造プロセスの問題に起因すると考えている。

分析では、ブラックウェルの巨大なサイズと複雑な設計により、前例のない製造の複雑さが生じ、コンポーネントに欠陥があればチップが廃棄される可能性があり、歩留まりと利益に影響を与える可能性があると指摘した。さらに、チップのさまざまな部分の熱膨張係数の違いもパッケージの反りを引き起こし、性能と信頼性に影響を与える可能性があります。

歩留まりを向上させるために、nvidia は blackwell の設計を調整し、計画通りに生産を増やす予定です。しかし、アナリストらは、tsmcの新しいチップ接続技術を採用する際の複雑さと、チップサイズによってもたらされる固有の課題が依然としてブラックウェルの量産に対する主な障害となるだろうと考えている。

業界分析会社techinsightsのバイスプレジデントであるg.ダン・ハッチソン氏は次のように述べています。

「問題は、チップを連携させて歩留まりを向上させる方法です。チップの各部分の歩留まりが十分に高くないと、すべてがすぐにダメになってしまう可能性があります。」

01

blackwell チップの複雑さ

人工知能チップの分野で主導的な地位を維持するために、エヌビディア (nvda) は「大きいほど良い」という概念に頼っています。ただし、サイズが大きくなると性能は向上しますが、製造の難易度も高くなります。

nvidia の最新 ai チップである blackwell は、huang jen-hsun 氏によって「非常に大型の gpu」と表現されており、物理的な意味では確かに現在最大の gpu であり、tsmc の 4nm プロセスを使用しています。前世代の 2.6 倍となる 20,800 億個のトランジスタを搭載しています。

ubsのアナリストらは今月初めのレポートで、nvidiaがblackwell社との間で直面した主な問題はtsmcの新しいcowos-lパッケージング方式の採用の複雑さだったと述べた。

半導体業界の専門メディアであるセミアナリシスは、このパッケージング技術はコア粒子を接続するためにローカルシリコンインターコネクト（lsi）ブリッジを備えたrdlインターポーザーを使用しており、これらの配置精度は約10tb/秒に達すると報告しています。ブリッジには非常に高度な要求が要求されます。1 つのコンポーネントに欠陥があると、40,000 ドル相当のチップ全体が廃棄される可能性があり、歩留まりと利益に影響を及ぼします。

さらに、gpu ダイ、lsi ブリッジ、rdl インターポーザー、およびマザーボード基板間の熱膨張係数 (cte) の不一致により、チップの反りやシステム障害が発生します。レポートによると、歩留まりを向上させるために、nvidia は gpu チップの上部金属層とバンプを再設計する必要がありました。

huang jenxun氏はアナリストとの電話会議で、blackwellチップには「機能変更」は必要なく、すべての調整は歩留まりを向上させるためのものであると強調した。

最高財務責任者のコレット・クレス氏は、エヌビディアは計画通りブラックウェルの生産を増やしており、ブラックウェルが第4四半期に同社に数十億ドルの収益をもたらすと期待していると述べた。

02

マイクロン、新たなdram生産拡大計画を追加

日本のメディア報道によると、マイクロンは2027年末の稼働開始を目指し、日本の広島県に新たなdramチップ生産工場を建設する計画だという。

この種の問題は nvidia に特有のものではありません。業界関係者らは、チップメーカーがチップサイズの拡大によって処理能力の向上を目指す中、こうした問題はさらに増えるだろうと述べている。欠陥の除去や歩留まりの向上を目的としたチップ設計の変更も、業界では一般的です。

半導体大手amdのceo、su zifeng氏も、チップサイズが増大し続けるにつれ、製造の複雑さは必然的に増大すると指摘した。次世代チップは、人工知能データセンターのコンピューティング能力に対する膨大な需要を満たすために、エネルギー効率と消費電力において画期的な進歩を達成する必要があります。

「これらのテクノロジーを機能させるには多大な技術投資が必要です」と彼女は言いました。 「それらはさらに複雑かつ大規模になるのでしょうか? それについては疑いの余地がありません。それが私たちの現実です。」

もちろん、単一チップのサイズ制限を突破するために、2つの最大チップを組み合わせてblackwellを作成するというnvidiaの過激な戦略も、競合他社からの疑問を引き起こした。

ライバルであるセレブラス・システムズの創設者であるアンドリュー・フェルドマン氏は、マルチチップ組み合わせ技術の開発の難しさは飛躍的に高まるだろうと考えている。 cerebras systems は、nvidia の市場での地位に挑戦するために、巨大な単一チップの開発を選択し、それをベースにした人工知能クラウド コンピューティング サービスを開始しました。

アンドリュー・フェルドマン氏はこう語った。

「人工知能で有意義な作業を行うには、大量のコンピューティング能力が必要です。それには、単一のチップで保持できる以上の多数のトランジスタが必要です...

2 チップ技術の開発はすでに困難ですが、4 チップ技術の開発はさらに難しく、8 チップ技術の開発はさらに困難です。 」

nvidiaの巨大チップ戦略が最終的に勝利できるかどうかは、まだ市場によって試されることになる。しかし確かなことは、チップ製造における究極の挑戦はまだ始まったばかりだということです。